-
Vorrichtung zum Zuschalten einer Reservepumpe für
-
hydraulische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen.
-
=================================================== Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Zuschalten einer Reserve pumpe für hydraulische Lenkeinrichtungen
von Kraftfahrzeugen mit einem mit Steuerkanten und einer Feder versehenen Ventilkolben,
der in einem Lenkgetriebe angeordnet ist, wobei das Lenkgetriebe jeweils mit einer
Anschlußbohrung für die Hauptpumpe und für die Reservepumpe und mit Rücklaufbohrungen
zu Rücklaufbehältern versehen ist.
-
Es sind bereits verschiedene derartige Vorrichtungen bekannt, die
federbelastete Ventile aufweisen, die druck-oder stromabhängig schalten (z.B. DT-OS2
329 328 und US-PS) 747 725 ). Die Steuerkanten der Kolben sind dabei mitunter so
ausgelegt, daß teilweise eine Zweikreisigkeit der Stromversorgung bis hin zu dem
Zuschaltventil gegeben ist.
-
Nachteilig ist dabei Jedoch, daß verschiedene notwendige Ventile im
Kreis, wie z.B. das Druckbegrenzungsventil der Hauptpumpe hierbei nicht mit überwacht
werden können da es nach dem Zuschältventil angeordnet werden muß.
-
Ein weiterer sehr großer Nachteil bei diesen Ventilen besteht darin,
daß die im Notfall vorzunehmende Umschaltung auf'die Reservepumpe durch das Verschieben
eines federkraftbetätigten Kolbens erfolgt. Es besteht hierbei die Gefahr daß dieser
Kolben durch Verspannen, Schmutz oder andere Einflüsse klemmt und dadurch von der
Feder nicht in die entsprechende Lage geschoben werden kann. Einer Erhöhung der
die Umschaltung vornehmenden Federkraft ist Jedoch aus Gründen des Durchflußwiderstands
Grenzen gesetzt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung-der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen durch die eine sichere Umschaltung auf die
Reservepumpe gegeben ist und durch die darüberhinaus auch eine stetige Uberwachung
der Ventiles insbesondere des Drubkbegrenzungsventiles möglich ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöste daß der Ventilkolben
derart im Lenkgetriebe angeordnet ist, daß die Handkraft von der Lenkspindel durch
einen mit der Lenkspindel verbundenen Querstift über eine V-förmige in dem Mantel
des Ventilkolbens angeordnete Nut auf den Ventilkolben zur Weiterleitung übertragen
wird, wobei eine Zentrierfeder den Ventilkolben im Normalbetrieb, in dem über Steuerkanten
des Ventilkolbens eine Kurz-
$ehlußschaltung zwischen der Anschlußbohrung
für die Reservepumpe und der Rücklaufleitung zu einem Rücklaufbehälter besteht,
in den Nutgrund der V-Nut drückt.
-
Im Normalbetrieb wirken Ventilkolben und Querstift wie eine starre
Verbindung, wodurch die Lenkkraft entsprechend weitergeleitet wird. Dies wird dabei
durch die Zentrierteder erreicht, die den Querstift in den Nutgrund drückt.
-
Um ein Zuschalten der Reservepumpe bei normalen Lenk-Vorgängen und
intakter Stromversorgung durch die Hauptpumpe zu vermeiden, ist es lediglich erforderlich
die Kraft der Zentrierfeder bzw. die Steigung der V-förmigen Nut auf die Betätigungskraft
der Lenkung abzustimmen.
-
Beträgt die Betätigungskraft der Lenkung zum vollen Auslenken des
Lenkventils z.B. 3 kp am Lenkrad, dann kann z.B. die Grenzkraft der beschriebenen
Ventileinrichtung so ausgelegt sein, daß sich der Ventilkolben erst bei Handkräften
von beispielsweise > 10 kp am Lenkrad verschiebt. Dadurch wird sowohl eine ungewollte
Zuschaltung der Reservepumpe als auch bei Hauptpumpenbetrieb eine Vergrößerung des
Spiels am Lenkrad vermieden. Da die 2entrierfeder im Unterschied zurnStand der Technik
nur die RUckstellung des Kolbens bewirkt, wird die Umschaltung beim Eintreten des
Notfalls unabhängig von einer Federkraft über die Handkraft am Lenkrad bewirkt.
-
Ist die Stromversorgung der Lenkanlage so aufgebaut, daß die zur Entkopplung
der Haupt- und Reservepumpe erforderlichen Rückschlagventile direkt am Pumpenanschluß
der Lenkung angebracht sind und befinden sich sämtliche für die Steuerung und Uberwachung
des Hauptpumpenstroms erforderlichen Ventile wie Strombegrenzung,
Druckbegrenzung,
Durchflußanzeiger usw. zwischen Pumpe und letztgenannten Rückschlagventilen, dann
läßt sich mit der beschriebenen Einrichtung der gesamte Hauptpumpenstromzweig einschließlich
aller erforderlichen Ventile bis zum Pumpenanschluß der Lenkung überwachen.
-
Ist in der Leitung eine hydraulische Endbegrenzung eingebaut, dann
kann am Endanschlag bei entsprechend kräftigem Ziehen am Lenkrad zwar die Reservepumpe
zur Lenkung geschaltet werden, da aber gleichzeitig über die Endbegrenzungseinrichtung
der zustrom am Pumpenanschluß der Lenkung drucklos in den Tank geleitet wird, kommt
die Reservepumpe hierbei nicht auf Druck.
-
Ertindungsgemäß ist nunmehr eine zweikreisige Stromversorgung der
Lenkvorrichtung bis hin zu der Lenkung möglich. Weiterhin läßt sich die Erfindung
auch ohne nennenswerten Aufwand für eine zweikreisige Stromversorgung einer Lenkvorrichtung
mit mehr als einem tenkungskreis verwenden.
-
Eine einfache konstruktive Lösung der Erfindung ist gegeben, wenn
die Zentrierfeder im Inneren des Ventilkolbens angeordnet ist und zwischen einer
Stirnseite oder einem Anschlag des Ventilkolbens und der Lenkspindel verspannt ist.
-
Für Lenkvorrichtungen die keine hydraulische Endab-Schaltung besitzen
ist es von Vorteil, wenn zwischen der Anschlußbohrung für die Reservepumpe und der
Rücklaufbohrung ein vom hauptpumpenseitig erzeugten Druck an der
Anschlußbohrung
aufsteuerbares Kurzschlußventil angeordnet ist.
-
Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß die Reservepumpe bei Erreichen
des mechanischen Endanschlages bei intakter Hauptpumpe und beliebigen Handkräften
am Lenkrad auf Druck kommt.
-
Für eine zweikreisige Stromversorgung der Lenkvorrichtung ist es vorteilhaft,
wenn der Ventilkolben mit Steuerkanten versehen ist, durch die über zwei Rücklaufbohrungen
ein getrennter Rücklauf des Druckmittels aus dem Hauptpumpenkreis zu dem dazugehörigen
Rücklaufbehälter und des Reservepumpenkreises zu dem Reserve-Rücklaufbehälter erfolgt.
-
Zur Vermeidung einer Vermischung der Olströme von Haupt-und Reservepumpe
im Umsteuerbereich ist dabei in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß
der Nutgrund der V-Nut mit einer dem Querstiftsdurchmesser angepassten Vertiefung
versehen ist.
-
Auf diese Weise wird ein sogenannter Kippeffekt erreicht.
-
Im Normalfalle ruht der Querstift in der Vertiefung der V-Nut. Zum
Betätigen der Ventileinrichtung ist daher zunächst ein höheres Drehmoment erforderlich>
das dann aber sehr rasch vorübergehend auf ein Minimum absinkt, wenn der Stift die
gerade V-Bahn erreicht hat.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einem Zweikreislenksystem
von der mit einem Rückschlagventil versehenen Verbindungsleitung zwischen der Hauptpumpe
und
der Reservepumpe eine Abzweigleitung mit einem Rückschlagventil zu der Hauptpumpe
des zweiten Lenkkreises abzweigt.
-
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben aus
denen weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen.
-
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt,
Fig. 2 Schnitt II - II nach der Fig. 1, Fig. 3 Draufsicht auf den Querstift und
die V-Nut> Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Zusatzventil,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Zweikreissystem bis zur Lenkung,
Fig. 6 Ausschnittvergrößerung einer V-Nut mit Vertiefung (mit Kraft/Weg-Darstellung).
-
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt einer serienmäßigen Halbblockhydrolenkung.
Anstelle einer besonderen Einrichtung zum Ausgleich des Zuschaltvorrichtung für
die Reservepumpe vorgesehen.
-
Der Axialhub der unteren Lenkspindel läßt sich nämlich dabei gleichzeitig
mit ausgleichen.
-
Zwischen der Lenkspindel 1 und einem unteren Lenkspindelteil 2 ist
ein Ventilkolben 3 angeordnet. In der Lenkspindel 1 fest angeordnet ist ein Querstift
4, der in einer V-Nut 5 des Ventilkolbens 3 geführt ist.
-
Im Inneren des Ventilkolbens 3 ist eine Zentrierfeder 6 angeordnet,
die zwischen einem Anschlag 7 des Ventilkolbens 3 und der Lenkspindel 1 verspannt
ist.
-
Eine Hauptpumpe 8, die von einem Rücklaufbehälter 9 aus mit Ul versorgt
wird, liefert Drucköl über eine Anschlußbohrung 10 in das Lenkgetriebe.
-
In gleicher Weise liefert eine Reservepumpe 11 von einem Rücklaufbehälter
12 aus Drucköl über eine Anschlußbohrung 13 in das Lenkgetriebe. Die Hauptpumpe
8 wird von einem Motor 14, die Reservepumpe 11 von den Rädern 15 angetrieben.
-
Zwischen der Hauptpumpe 8 und der Reservepumpe 11 ist eine Verbindungsleitung
16 und weiterhin zwei Rückschlagventile 17 und 18 vorgesehen. Uber eine Rücklaufbohrung
19 wird das Rücklauföl in den Rücklaufbehälter 12 zurckgeleitet, von wo es durch
einen ueberlauf auch in den Rücklaufbehälter 9 der Hauptpumpe gelangt.
-
Im Normalbetrieb d.h. wenn die Hauptpumpe 8 intakt ist, drückt die
Zentrierfeder 6 den Querstirt 4 in den Nutgrund der V-Nut 5 und es besteht eine
starre Verbindung zwischen der Lenkspindel 1 und dem Lenkspindelteil 2. Der Olkreislauf
des Reservekreises zwischen der Zuleitung von
der Reservepumpe
ii und der Rückleitung von der Rücklaufbohrung 19 aus ist über Steuerkanten 20 des
Ventilkolbens 3 kurzgeschlossen.
-
Steigt die Handkraft z1B. bei der Ausführung wegen ungenügender Druckmittelversorgung
der Lenkung durch die Hauptpumpe 8 über ein bestimmtes Maß an, dann wird der Ventilkolben
3 durch Handkraft verschoben und die Reservepumpe 11 zur Lenkung geschaltet. Die
Verschiebung des Ventilkolbens 3 erfolgt über den an der Lenkspindel 1 befestigten
Querstift 4 welcher in der V-förmigen Nut 5 des Ventilkolbens gleitet.
-
Dadurch wird die Kurzschlußverbindung über die Steuerkanten 20 geschlossen
und die Reservepumpe 11 liefert über nicht näher dargestellte Steuerkanten und Leitungen
Drucköl zur hydraulischen Verstärkung der Handkraft.
-
Ist dabei z.B. ein Druckbegrenzungsventil 21, wie strichliert angedeutet,
zwischen Rückschlagventil 17 und Hauptpumpe 8 angeordnet, so kann die Lenkung weiterhin
bei einem Defekt des Druckbegrenzungsventiles 21 über den Reservekreis betrieben
werden.
-
Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist im wesentlichen von gleichem
Aufbau, weshalb die Bezugszeichen (nur die wichtigsten sind noch dargestellt) beibehalten
sind. Lediglich zwischen der Anschlußbohrung 10 und der Rücklaufbohrung 19 ist eine
Kurzschlußbohrung 22 mit einem Kurzschlußventil vorgesehen.
-
Diese Einrichtung ist vorgesehen, wenn keine hydraulische Endabschaltung
vorhanden ist. Dann kann das auf Druckfahren
der Reservepumpe am
Endanschlag bei intakter Hauptpumpe und beliebigen Handkräften am Lenkrad durch
das Schließventil verhindert werden. Es besteht aus einem Betätigungskolben 23der
über eine Bohrung 22 mit dem Druck an der Anschlußbohrung 10 beaufschlagt wird,
und einem Schließkolben 24, der durch eine Schließfeder 25 angepreßt wird. Die Federkraft
und der Betätigungskolben 23 dieses Kurzschlußventils müssen hierbei so ausgelegt
sein, daß bei einem Druck von z.B. 80 g des statischen Maximaldrucks der Hauptpumpendruckbegrenzung
der Schließkolben 24 des Kurzschlußventils gegen die Schließfeder 25 verschoben
wird.
-
Dadurch wird bei von der Hauptpumpe 8 am Lenkungseingang erzeugten
Drücken von> 80 % des statischen Maximaldrucks der Hauptpumpendruckbegrenzung
die Reservepumpe 11 zum Rücklaufbehälter 12 kurzgeschlossen.
-
Hier ist zwar das Schließen des Kurzschlußventils ebenfalls von einer
Federkraft abhängig, jedoch kann die Feder 25 dieses Ventils entsprechend stark
ausgelegt werden, da zum Öffnen große Kräfte verfügbar sind und auf Durchflußwiderstände
usw. keine Rücksicht genommen werden muß. Da bis zum Zuschalten der Reservepumpe
11 am Lenkrad eine deutliche Kraftschwelle überwunden werden muß, wird sich die
Verwendung eines solchen Kurzschlußventils ohnehin auf Einzelfälle beschränken.
-
Durch Anbringen weiterer Steuerkanten 26, 27 und 28 auf dem Ventilkolben
3 -wie in Fig. 5 dargestellt- kann die Stromversorgung der Lenkanlage bis zum Pumpenanschluß
der Lenkung völlig zweikreisig aufgebaut werden. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 sind die Anschlußbohrung 13 der Reservepumpe 11 und die Rücklaufbohrung
19 nunmehr umgekehrt angeordnet.
-
Da in diesem Fall auch der Lenkungsrüclclauf zu dem entsprechenden
Tank umgesteuert werden muß, ist zur Vermeidung einer Vermischung der blströme von
Haupt-und Reservepumpe im Umsteuerbereich ein Kipperrekt des Ventilkolbens von großem
Vorteil. Dieser Kippeffekt läßt sich durch entsprechende Formgebung der V-rörmigen
Nut 5 in dem Ventilkolben 3 auf einfache Weise erreichen. Ist die V-förmige Nut
5 so ausgebildet, daß der Querstift 4 in Neutralstellung, wie in Fig 6 dargestellt,
in einer Vertiefung 29 des Nutgrundes ruht, dann ist zum Betätigen der Ventileinrichtung
zunächst ein erhöhtes Drehmoment am Lenkrad erforderlich. Dieses Drehmoment sinkt
dann rasch auf ein Minimum ab, wenn der Querstift 4 die gerade Bahn der Nut erreicht
hat. Ab diesem Minimum steigt das Drehmoment mit zunehmendem Kolbenhub entsprechend
der Federkennlinie an.
-
In der ebenfalls in der Fig. 6 dargestellten Kennlinie ist auf der
y-Achse der Weg des Ventilkolbens 3, auf der x-Achse das Drehmoment am Lenkrad angegeben.
-
Soll die Lenkanlage insgesamt zweikreisig ausgeführt (z.B. zweites
Lenkventil oder Servoschaltkreis) sein, dann kann durch Anordnung wie sie in der
Fig. 1 strichliert angedeutet 15½ nach Ausfall eines Betriebskreises und dem dadurch
verursachten Anstieg der Lenkkraft je-Wells der ausgefallene Lenkungskreis über
die Reservepumpe gespeist werden. Hierzu ist lediglicn eine Abzweigleitung 30 mit
einem Rückschlagventil 31 erforderlich, die von der Verbindungsleitung 16 abzweigt
und so mit dem Stromkreis der zweiten Hauptpumpe 32 verbunden ist.
-
Leerseite